通信原理第一章緒論

數(shù)字通信(1)第一章緒論《數(shù)字通信(1)》第一章緒論2本章提要通信的基本概念通信的發(fā)展消息、信息與信號通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信的特點(diǎn)通信系統(tǒng)分類與通信方式信息及其度量通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有效性可靠性communication1.1通信的基本概念什么是通信？信息的傳遞：如書信、打電話、電視等什么是現(xiàn)代通信？用電子、電磁波和光等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的傳遞古代通信的起源中國古代戰(zhàn)爭中使用烽火傳遞信息古埃及和古代非洲用聲音傳遞信息特征：簡單的數(shù)字通信現(xiàn)代通信的起源1837莫爾斯發(fā)明的有線電報(bào)特征：數(shù)字通信、電子與光通信、網(wǎng)絡(luò)通信《數(shù)字通信(1)》第一章緒論3telecommunication1.1通信的基本概念A(yù)lessandroVolta(意)(1745–1827)

，1800年發(fā)明電池《數(shù)字通信(1)》第一章緒論4electriccell1.1通信的基本概念JosephFourier(法)(1768–1830)，1822年發(fā)表傅里葉級數(shù)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論5Fourierseries1.1通信的基本概念GeorgSimonOhm(德)(1789–1854)，1826年建立歐姆定律《數(shù)字通信(1)》第一章緒論6Ohm'slaw1.1通信的基本概念A(yù)ugustin-LouisCauchy(法)(1789–1857)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論7Cauchy'sintegraltheorem1.1通信的基本概念Pierre-SimonLaplace(法)(1749–1827)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論8Laplacetransforms1.1通信的基本概念HansChristianOrsted(丹麥)(1777–1851)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論9electromagnetism1.1通信的基本概念A(yù)ndré-MarieAmpère(法)(1775–1836)，1826年發(fā)現(xiàn)安倍電路定律《數(shù)字通信(1)》第一章緒論10Ampère'scircuitallaw1.1通信的基本概念MichaelFaraday(英)(1791–1867)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論11electromagneticinduction1.1通信的基本概念JosephHenry(美)(1797–1878)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論12electromagneticinduction1.1通信的基本概念CarlFriedrichGauss(德)(1777–1855)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論13Gaussiandistributions1.1通信的基本概念WilhelmEduardWeber(德)(1804–1891)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論14electrodynamometer1.1通信的基本概念SirCharlesWheatstone(英)(1802–1875)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論15Wheatstonebridge1.1通信的基本概念SamuelMorse(美)(1791–1872)，1937年發(fā)明莫爾斯電碼《數(shù)字通信(1)》第一章緒論16telegraph1.1通信的基本概念GustavKirchhoff(德)(1824–1887)，1845年電路定律

《數(shù)字通信(1)》第一章緒論17Kirchhoff'scircuitlaws1.1通信的基本概念JamesClerkMaxwell

(蘇格蘭)(1831–1879)，1864年麥克斯韋方程《數(shù)字通信(1)》第一章緒論18Maxwell'sequations1.1通信的基本概念A(yù)lexanderGrahamBell(1847–1922)，1876電話

《數(shù)字通信(1)》第一章緒論19telephone1.1通信的基本概念HeinrichHertz(德)(1857–1894)，1887年麥克斯韋理論《數(shù)字通信(1)》第一章緒論20Electromagneticradiation1.1通信的基本概念GuglielmoMarconi(意)(1874–1937)，1897年無線電報(bào)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論21radio1.1通信的基本概念JohnAmbroseFleming(英)(1849–1945)，1904年二極管《數(shù)字通信(1)》第一章緒論22diode1.1通信的基本概念ReginaldFessenden(美籍加拿大人)(1866–1932)，1905年發(fā)明無線電話《數(shù)字通信(1)》第一章緒論23radiotelephonyTheFatherofRadioBroadcasting1.1通信的基本概念LeedeForest(美)(1873–1961)，1906年發(fā)明三極管《數(shù)字通信(1)》第一章緒論24triode1.1通信的基本概念EdwinHowardArmstrong(美)(1890–1954)，1918年發(fā)明超外差無線電接收機(jī)，1933年發(fā)明FM無線電《數(shù)字通信(1)》第一章緒論25superheterodyne1.1通信的基本概念ClaudeElwoodShannon(美)(1916–2001)，1948年信息論《數(shù)字通信(1)》第一章緒論26informationtheory1.1通信的基本概念JohnRenshawCarson(美)(1886–1940)，卡森帶寬，單邊帶調(diào)制《數(shù)字通信(1)》第一章緒論27Carsonbandwidthrule1.1通信的基本概念HarryNyquist(美籍瑞典人)(1889–1976)，采樣定理《數(shù)字通信(1)》第一章緒論28samplingtheorem1.1通信的基本概念RalphHartley(美)(1888–1970)，1928年發(fā)表信息傳輸論文《數(shù)字通信(1)》第一章緒論29transmissionofInformation1.1通信的基本概念1931年電傳業(yè)務(wù)在德國開通《數(shù)字通信(1)》第一章緒論30telex1.1通信的基本概念A(yù)lecReeves(英)(1902–1971)發(fā)明PCM(1937)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論31pulse-codemodulation1.1通信的基本概念1936年BBC電視廣播，1953年彩色電視廣播《數(shù)字通信(1)》第一章緒論32television1.1通信的基本概念第二次世界大戰(zhàn)期間，英國構(gòu)建雷達(dá)系統(tǒng)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論33radar1.1通信的基本概念NorbertWiener(美)

(1894–1964)，從20世紀(jì)40年代起最早研究隨機(jī)過程理論《數(shù)字通信(1)》第一章緒論34stochasticprocesses1.1通信的基本概念貝爾實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家JohnBardeen,WilliamShockley和WalterBrattain1948年發(fā)明晶體管《數(shù)字通信(1)》第一章緒論35transistor1.1通信的基本概念RichardHamming(美)(1915–1998)，1950年發(fā)明海明碼《數(shù)字通信(1)》第一章緒論36Hammingcode1.1通信的基本概念1953年TDM技術(shù)商用《數(shù)字通信(1)》第一章緒論37Time-divisionmultiplexing1.1通信的基本概念TheodoreMaiman(美)(1927–2007)，1960年發(fā)明第一個激光器《數(shù)字通信(1)》第一章緒論38laser1.1通信的基本概念JackKilby(美)(1923–2005)，1958年發(fā)明集成電路，2000年獲諾貝爾物理學(xué)獎《數(shù)字通信(1)》第一章緒論39integratedcircuit1.1通信的基本概念1958年世界首顆通信衛(wèi)星《數(shù)字通信(1)》第一章緒論40communicationssatellite1.1通信的基本概念1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明程控交換技術(shù)(spc)，1960年開始使用《數(shù)字通信(1)》第一章緒論41storedprogramcontrolexchange1.1通信的基本概念高錕(CharlesKuenKao)(美籍華人)(1933–)，1966年，光纖通信，2009年獲諾貝爾物理學(xué)獎《數(shù)字通信(1)》第一章緒論42fiber-opticcommunication1.1通信的基本概念1969年，Internet的前身ARPANET啟用《數(shù)字通信(1)》第一章緒論43AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork1.1通信的基本概念1971年，Intel發(fā)布第一個微處理器《數(shù)字通信(1)》第一章緒論44microprocessor1.1通信的基本概念1973年，摩托羅拉推出首個手持移動電話《數(shù)字通信(1)》第一章緒論45mobilephone1.1通信的基本概念1981年，IBM推出個人計(jì)算機(jī)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論46personalcomputer1.1通信的基本概念1991年啟用GSM移動通信系統(tǒng)1995年啟用

3G移動通信1999年啟用4G移動通信LTE……《數(shù)字通信(1)》第一章緒論47LongTermEvolution《數(shù)字通信(1)》第一章緒論481.1通信的基本概念信源（source）消息的來源，是消息的產(chǎn)生者來源于人或物消息（message）通信系統(tǒng)傳送的對象，由信源產(chǎn)生消息的主要形式：數(shù)據(jù)、音頻和視頻信息（information）消息中所攜帶的有效內(nèi)容及其度量信號（signal）消息傳輸?shù)氖侄?，是消息的?shù)學(xué)描述用電壓、電流描述的信號為電信號信令：通信系統(tǒng)中的一系列控制信號source《數(shù)字通信(1)》第一章緒論491.1通信的基本概念模擬信號與數(shù)字信號analog模擬信號模擬信號數(shù)字信號數(shù)字信號

《數(shù)字通信(1)》第一章緒論501.1通信的基本概念這是數(shù)字信號還是模擬信號？digital

《數(shù)字通信(1)》第一章緒論511.2通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)一般模型transmitter信道發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲信宿信源消息信號信號消息《數(shù)字通信(1)》第一章緒論521.2通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型channel信道調(diào)制器解調(diào)器噪聲信宿信源消息信號信號消息載波本地載波《數(shù)字通信(1)》第一章緒論531.2通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型receiver信源信道信宿噪聲數(shù)字解調(diào)信道編碼數(shù)字調(diào)制信道解碼信源編碼保密編碼保密解碼壓縮解碼信源編碼信源解碼發(fā)送端同步接收端《數(shù)字通信(1)》第一章緒論541.2通信系統(tǒng)模型現(xiàn)代通信系統(tǒng)模型signaling應(yīng)用功能模塊（網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商）控制功能模塊（信令、路由和交換）傳輸功能模塊（調(diào)制與信道編碼）接入功能模塊（信源編碼）有線（固定電話、ISDN、）無線（移動電話、PHS）噪聲數(shù)據(jù)音頻視頻《數(shù)字通信(1)》第一章緒論551.2通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)差錯可控易處理、存儲和交換易集成易加密code,encode,decode1.3通信系統(tǒng)分類與通信方式按消息類型和業(yè)務(wù)種類分類電報(bào)通信系統(tǒng)電話通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)圖像通信系統(tǒng)會議通信系統(tǒng)多媒體通信系統(tǒng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)《數(shù)字通信(1)》第一章緒論56sink1.3通信系統(tǒng)分類與通信方式按調(diào)制方式分類連續(xù)波調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制：AM、DSB、SSB、VSBFM和PM數(shù)字調(diào)制：ASK、FSK、PSK、DPSK、QPSK

QAM、MSK等脈沖調(diào)制系統(tǒng)脈沖模擬調(diào)制：PAM、PDM（PWM）和PPM脈沖數(shù)字調(diào)制：PCM、DM（ΔM）、DPCM、ADPCM《數(shù)字通信(1)》第一章緒論571.3通信系統(tǒng)分類與通信方式按信號特征分類模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)按傳輸媒介分類有線通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)按信號復(fù)用方式分類時分復(fù)用系統(tǒng)頻分復(fù)用系統(tǒng)碼分復(fù)用系統(tǒng)按工作波頓分類《數(shù)字通信(1)》第一章緒論58《數(shù)字通信(1)》第一章緒論591.3通信系統(tǒng)分類與通信方式

electromagneticspectrum無線電波微波紫外線X射線紅外線射線可見光頻率(Hz)波長(m)1.3通信系統(tǒng)分類與通信方式頻段劃分《數(shù)字通信(1)》第一章緒論60頻率范圍名稱縮寫頻率范圍名稱縮寫3~30Hz極低頻ELF0.3~3GHz特高頻UHF30~300Hz超低頻SLF3~30GHz超高頻SHF300~3000Hz特低頻ULF30~300GHz極高頻EHF3~30kHz甚低頻VLF0.3~3Thz亞毫米波30~300kHz低頻LF43~430Thz紅外300~3000kHz中頻MF430~750Thz可見光3~30MHz高頻HF750~3000Thz紫外30~300MHz甚高頻VHF3000Thz

以上1.3通信系統(tǒng)分類與通信方式按通信方向與時間分為單工方式：單向通信方式，如：廣播、電視等雙工方式：雙向通信，如：電話、電視會議系統(tǒng)等準(zhǔn)雙工方式：甲乙雙方都具備收發(fā)功能，但每一具體時刻只能進(jìn)行單向通信，如：對講機(jī)等數(shù)字通信中按位數(shù)分為串行通信并行通信按通信對象連接情況分為點(diǎn)對點(diǎn)通信一點(diǎn)對多點(diǎn)通信多點(diǎn)之間的選址通信《數(shù)字